Synapse. 2008 May;62(5):358-69.
Perrotti LI, Weaver RR, Robison B, Renthal W, Maze I, Yazdani S, Elmore RG, Knapp DJ, Selley DE, Martin BR, Sim-Selley L, Bachtell RK, Self DW, Nestler EJ.
avots
Psihiatrijas katedra, Teksasas Universitātes Dienvidrietumu medicīnas centrs, Dalasa, Teksasa 75390-9070, ASV.
Anotācija
Atbildot uz hronisku stimulāciju, smadzenēs uzkrājas un saglabājas transkripcijas faktors DeltaFosB. Šo uzkrāšanos pēc ilgstošas iedarbības uz ļaunprātīgu narkotiku lietošanu agrāk ir pierādījusi Western blot, kas ir visnozīmīgākais striatālajos reģionos, ieskaitot dorsālo striatumu (caudate / putamen) un nucleus accumbens. Šajā pētījumā mēs izmantojām imūnhistoķīmiju, lai ar hronisku zāļu terapiju pēc lielākas anatomiskās precizitātes definētu DeltaFosB indukciju visā grauzēju smadzenēs. Mēs arī paplašinājām iepriekšējos pētījumus par kokaīnu, morfīnu un nikotīnu līdz divām papildu narkotikām - etanolu un Delta (9) -tetrahidrokanabinolu (Delta (9) -THC, aktīvā sastāvdaļa marihuānā). Šeit mēs parādām, ka katras četras ļaunprātīgas lietošanas, kokaīna, morfīna, etanola un delta (9) -THC hroniska, bet ne akūta ievadīšana spēcīgi izraisa DeltaFosB kodolkrāsās, lai gan galvenie un čaumalu apakšreģioni ir atšķirīgi. šīs kodols bija redzams dažādām zālēm. Zāles arī atšķīrās no DeltaFosB indukcijas pakāpes dorsālā striatumā. Turklāt visas četras zāles izraisīja DeltaFosB prefrontālā garozā, vislielāko ietekmi novēroja ar kokaīnu un etanolu, un visas zāles izraisīja DeltaFosB nelielā mērā amigdalā. Turklāt visas zāles izraisīja DeltaFosB hippokampā, un, izņemot etanolu, lielākā daļa šīs indukcijas tika novērota zobu vēnā. Atbildot uz konkrētu zāļu terapiju, citās smadzeņu zonās novēroja zemāku DeltaFosB indukcijas līmeni. Šie atklājumi sniedz papildu pierādījumus tam, ka DeltaFosB indukcija kodolkrāsās ir izplatīta praktiski visu ļaunprātīgas lietošanas narkotiku iedarbība un ka ārpus kodola accumbens katra narkotika inducē DeltaFosB reģionā specifiskā veidā smadzenēs.
IEVADS
Akūtā kokaīna iedarbība izraisa transkripcijas faktoru c-Fos un FosB pārejošu indukciju striatālajos reģionos (Graybiel et al., 1990; Hope et al., 1992; Young et al., 1991), bet hroniska iedarbība uz zāļu rezultātiem osFosB stabilizēto izoformu uzkrāšanās, fosB gēna saīsinātais splice variants (Hiroi et al., 1997; Hope et al., 1994; Moratalla et al., 1996; Nye et al., 1995). Pēc inducēšanas ΔFosB šajos reģionos saglabājas vairākas nedēļas proteīna neparastās stabilitātes dēļ. Jaunākie pētījumi ir parādījuši, ka ΔFosB stabilitāti veicina tas, ka nepastāv degronu domēni, kas atrodami pilna garuma FosB un visu citu Fos ģimenes olbaltumvielu C-galos (Carle et al., 2007) un ΔFosB fosforilēšana tā N -terminus (Ulery et al., 2006). Pretstatā tam, hroniska zāļu lietošana nemaina fosB premRNS savienošanu ar AfosB mRNS un mRNS stabilitāti (Alibhai et al., 2007), kas vēl vairāk norāda, ka dominējošais mehānisms ir ΔFosB proteīna uzkrāšanās.
Pieaugošie pierādījumi liecina, ka ΔFosB indukcija striatālajos reģionos, īpaši ventrālajā striatumā vai kodolskābē, ir svarīga atkarības aspektu mediācijā. OsFosB pārmērīga ekspresija šajos inducējamo bitransgēnu peles reģionos vai ar vīrusa starpniecību, palielinot dzīvnieka jutību pret kokaīna un morfīna lokomotoriski aktivizējošo un atalgojošo iedarbību, turpretim dominējošā negatīvā ΔFosB antagonista ekspresija (saukta Δc- Jun) ir pretēja ietekme (Kelz et al., 1999; McClung un Nestler, 2003; Peakman et al., 2003; Zachariou et al., 2006). Ir pierādīts, ka ΔFosB pārmērīga ekspresija palielina kokaīna stimulējošo motivāciju (Colby et al., 2003). Turklāt ΔFosB dod priekšroku kokainam pusaudžiem, kas var veicināt to paaugstinātu neaizsargātību pret atkarību (Ehrlich et al., 2002).
Neskatoties uz šiem pierādījumiem, joprojām ir svarīgi jautājumi. Lai gan ir ziņots, ka vairāku citu ļaunprātīgu vielu, tostarp amfetamīna, metamfetamīna, morfīna, nikotīna un fenciklidīna, hroniska lietošana inducē ΔFosB striatālajos reģionos (Atkins et al., 1999; Ehrlich et al., 2002; McDaid et al. 2006b; Muller un Unterwald, 2005; Nye et al., 1995; Nye un Nestler, 1996; Pich et al. 1997; Zachariou et al., 2006), ir maz informācijas vai nav informācijas par etanola un Δ9-tetrahidrokanabinola iedarbību (Δ9-THC, marihuānas aktīvā viela). Divi iepriekšējie pētījumi parādīja, ka FosB līdzīga imunoreaktivitāte tiek ierosināta hippokampā un dažās citās smadzeņu zonās etanola izņemšanas laikā, taču nav skaidrs, vai šī imūnoreaktivitāte ir AFosB vai pilna garuma FosB (Bachtell et al., 1999; Beckmann et al., 1997; ). Etanola un (Δ9-THC ir īpaši svarīgi, jo šodien tās ir divas visbiežāk lietotās narkotikas, kuras lieto ASV, SAMHSA, 2005) pētījums, turklāt, lai gan ir pierādīts, ka ļaundabīgi stimulējoši vai opiātu medikamenti izraisa ΔFosB daži citi izolēti smadzeņu reģioni, kas papildus kodoliem un muguras striatumam ietver prefrontālo garozu, amygdalu, ventrālo pallidumu, ventrālo tegmentālo zonu un hipokampu (Liu et al., 2007; McDaid et al., 2006a, 2006b; Nye et al., 1995; Perrotti et al., 2005), nav veikta sistemātiska ΔFosB indukcijas analīze smadzenēs, reaģējot uz hronisku zāļu iedarbību.
Šā pētījuma mērķis bija izmantot imūnhistoķīmiskas procedūras, lai kartētu ΔFosB indukciju visā smadzenē pēc ilgstošas četru prototipisko zāļu lietošanas: kokaīna, morfīna, etanola un Δ9-THC.
MATERIĀLI UN METODES
Dzīvnieki
Visi eksperimenti tika veikti, izmantojot vīriešu Sprague Dawley žurkas (Charles River, Kingston, 250 – 275 g). Dzīvnieki tika izmitināti uz vienu būrī un vienu nedēļu pirms eksperimentiem sākās pieraduši pie dzīvnieku istabas apstākļiem. Viņiem bija brīva piekļuve pārtikai un ūdenim. Eksperimenti tika veikti saskaņā ar protokoliem, kurus izskatīja institucionālā dzīvnieku aprūpes un lietošanas komiteja Teksasas Dienvidrietumu medicīnas centrā Dallasā.
Narkotiku ārstēšana
Hronisks kokaīns
Žurkas (n = 6 grupā) saņēma divas reizes dienā kokaīna hidrohlorīda injekcijas (15 mg / kg ip; Nacionālais narkotiku lietošanas institūts, Bethesda, MD), kas izšķīdināts 0.9% sāls šķīdumā 14 dienām. Kontroles žurkas (n = 6 katrā grupā) saņēma 0.9% sāls šķīduma injekcijas ar tādu pašu hronisku procedūru. Visas injekcijas tika veiktas dzīvnieku mājās. Ir pierādīts, ka šī ārstēšanas shēma rada izturīgus uzvedības un bioķīmiskus pielāgojumus (skatīt Hope et al., 1994).
Kokaīna pašpārvalde
Dzīvnieki (n = 6 katrā grupā) tika apmācīti, lai piespiestu sviru 45 mg saharozes granulām. Pēc šīs apmācības dzīvnieki tika baroti ad libitum un ķirurģiski implantēti pentobarbitāla anestēzijā ar hronisku jugulāru katetru (Silastic tubing, Green Rubber, Woburn, MA), kā aprakstīts iepriekš (Sutton et al., 2000). Katetrs nokļuva subkutāni, lai izietu no muguras caur 22 mērierīces kanulu (Plastics One, Roanoke, VA), kas iebūvēts kranioplastiskā cementā un nostiprināts ar Marlex ķirurģisko sietu (Bard, Cranston, RI). Pašpārvalde tika veikta operantās testu kamerās (Med Associates, St. Alban, VT), kas bija atšķirīgi no dzīvnieka mājas būrī un atrodas citā telpā. Katra kamera tika ievietota skaņas mazinošā kabīnē, kas aprīkota ar infūzijas sūkņa komplektu, kas sastāvēja no Razel A modeļa sūkņa (Stamford, CT) un 10 ml stikla šļirces, kas savienota ar šķidruma šarnīru (Instech, Plymouth Meeting, PA) ar teflona caurules palīdzību. . Tygona caurule savienoja šarnīru ar dzīvnieka katetru, un to norobežoja metāla atsperes. Katrā operantajā kamerā bija divi sviri (4 × 2 cm2, kas atrodas 2 cm no grīdas). Pašapkalpošanās apmācības laikā vienai 20 g sviras piespiešanai uz aktīvā sviras 0.5 infūzijas intervālā ievadīja iv kokaīna infūziju (0.1 mg / kg uz 5 ml infūziju). Infūzijai sekoja 10 pārtraukuma periods, kura laikā tika nodzēsta mājas gaisma un reaģēšana neradīja ieprogrammētas sekas. Māja gaismas apgaismojums liecināja par laika perioda beigām. Neaktīva sviras sviras nospiešana neradīja nekādas sekas. Dzīvnieki paši ievadīja kokaīnu 14 ikdienas 4-h testa sesijās (6 dienas / nedēļā) tumšā cikla laikā; vidējā dienas deva bija ~ 50 mg / kg. Tika vienlaicīgi izmantotas vienādas dzīvnieku grupas, kuras saņēma tikai kokaīna infūzijas, kad viņu pašpārvaldes partneri saņēma zāles. Sālsūdens kontroles grupu dzīvniekiem tika atļauts piespiest sālsūdens infūziju. Ir pierādīts, ka šī ārstēšanas shēma rada izturīgus uzvedības un bioķīmiskus pielāgojumus (skatīt Sutton et al., 2000).
Hronisks morfīns
Morfīna granulas (katra satur 75 mg morfīna bāzes; Nacionālais narkotiku lietošanas institūts) tika implantētas sc reizi dienā 5 dienās (n = 6). Kontrolējošām žurkām 5 secīgās dienās tika veikta viltus operācija (n = 6). Ir pierādīts, ka šī ārstēšanas shēma rada izturīgus uzvedības un bioķīmiskus pielāgojumus (skatīt Nye un Nestler, 1996).
Δ9-THC
9-THC tika izšķīdināti 1: 1: 18 etanola, emulsijas un sāls šķīdumā. Pelēm divas reizes dienā injicēja subkutāni ar 9-THC vai 15 dienas transportlīdzekli. N9-THC sākotnējā deva bija 10 mg / kg, un deva tika divkāršota ik pēc trim dienām līdz galīgajai 160 mg / kg devai. Mēs izmantojām peles Δ9-THC, jo ir pierādīts, ka šī ārstēšanas shēma rada spēcīgas uzvedības un bioķīmiskās adaptācijas šajā sugā (Sim-Selley un Martin, 2002).
Etanols
Etanols (no 95% krājuma; Aaper, Shelbyville, KY) tika ievadīts ar uztura ziņā pilnīgu šķidruma diētu. Šī standarta etanola procedūra ietver 7% [svara / tilpuma (wt / vol)] etanola ievadīšanu laktalbumīna / dekstrozes saturošā diētā 17 dienās, kuru laikā žurkas parasti patērē etanolu 8 – 12 g / kg / dienā un sasniegt etanola līmeni asinīs līdz 200 mg / dl (Criswell un Breese, 1993; Frye et al., 1981; Knapp et al., 1998). Diēta bija pilnvērtīga uztura ziņā (ar vitamīnu, minerālvielu un citu uzturvielu koncentrāciju, kas iegūta no ICN pētījumiem un kaloriski līdzsvarota (ar dekstrozi) ar žurkām un kontroles žurkām ar etanolu. diētas daudzums, kas ir līdzvērtīgs vidējam etanola diētu saturošo žurku uzņemšanas līmenim iepriekšējā dienā. Abas grupas etanola iedarbības laikā (nav parādīts) abu grupu svars palielinājās, un ir pierādīts, ka šī terapijas shēma rada izturīgus uzvedības un bioķīmiskus pielāgojumus (skat. Knapp et al., 1998).
Imūnhistoķīmija
Astoņpadsmit līdz 24 h pēc pēdējās ārstēšanas, dzīvniekus dziļi anestezēja ar hlora hidrātu (Sigma, St. Louis, MO) un intracardiāli perfūzēja ar 200 ml 10 mM fosfātu buferētu sāls šķīdumu (PBS), kam sekoja 400 ml 4% paraformaldehīda. PBS. Smadzenes tika noņemtas un nakti uzglabātas 4% paraformaldehīdā 4 ° C temperatūrā. Nākamajā rītā smadzenes tika pārnestas uz 20% glicerīnu 0.1 M PBS šķīdumā krioprotekcijai. Koronālās sekcijas (40 µm) tika sagrieztas sasalšanas mikrotomā (Leica, Bannockburn, IL) un pēc tam apstrādātas imūnhistoķīmijai. AFosB un FosB imūnreakcijas tika konstatētas, izmantojot divus dažādus trušu poliklonālos antiserus. Viens antiserums, kas izvirzīts pret FosB C-galu, kas nav AFosB (aa 317 – 334), atpazīst pilna garuma FosB, bet ne ΔFosB (Perrotti et al., 2004). Otrs antiserums, “pan-FosB” antiviela, tika audzēts pret FosB iekšējo reģionu un atpazīst gan FosB, gan ΔFosB (sc − 48; Santa Cruz biotehnoloģija, Santa Cruz, CA).
FosB līdzīga krāsošana tika atklāta, izmantojot avidīna-biotīna peroksidāzes kompleksa metodi. Šai procedūrai smadzeņu sekcijas vispirms tika apstrādātas ar 0.3% H2O2, lai iznīcinātu endogēnās peroksidāzes, un pēc tam 1 h inkubēja 0.3% Triton X-100 un 3% normālu kazu serumu, lai samazinātu nespecifisko marķēšanu. Pēc tam audu sekcijas inkubēja nakti istabas temperatūrā 1% normālā kazu serumā, 0.3% Triton X-100 un pan-FosB antivielā (1: 5000). Sekcijas tika nomazgātas, ievietotas 1.5 h 1: biotinilēta kazu antirabbīta imūnglobulīna (DakoCytomation, Carpinteria, CA) 200 atšķaidījums, nomazgāts un novietots 1.5 h 1: avidīna-biotīna kompleksa 200 atšķaidījums no Elite komplekta (Vector Laboratories, Burlingame, CA). Peroksidāzes aktivitāti vizualizēja, reaģējot ar diaminobenzidīnu (Vector Laboratories). Lai aprēķinātu FosB-imūnreaktīvo šūnu skaitu, tika izmantoti kodēti slaidi. Kods netika sadalīts, kamēr nav pabeigta atsevišķa eksperimenta analīze.
Kad tika konstatēta FosB līdzīga imunoreaktivitāte, tika veikta divkārša fluorescējoša marķēšana ar FosB specifisko (C-gala; 1: 500) antivielu un pan-FosB antivielu (sc − 48; 1: 200), lai noteiktu, vai inducētais proteīns patiešām bija ΔFosB. Tika izmantots publicēts protokols (Perrotti et al., 2005). Olbaltumvielas tika vizualizētas, izmantojot CY2 un CY3 fluoroforam iezīmētas sekundārās antivielas (Jackson ImmunoResearch Laboratories, West Grove, PA). Olbaltumvielu ekspresijas lokalizācija tika veikta ar konfokālo mikroskopu (Axiovert 100; LSM 510 ar META emisijas viļņa garumiem 488, 543 un 633; Zeiss, Thornwood, NY). Šeit attēlotie attēli tika uzņemti šajā sistēmā un attēlo 1 µm biezu sadaļu caur Z plakni.
Statistiskā analīze
Nozīmīgu ΔFosB + šūnu indukciju novērtēja, izmantojot t-testus vai vienvirziena ANOVA, kam sekoja Newman-Keuls tests kā post hoc analīze. Visas analīzes tika koriģētas, lai veiktu vairākus salīdzinājumus. Datus izsaka kā vidējo ± SEM. Statistiskā nozīmība tika definēta kā P <0.05.
REZULTĀTI
ΔFosB indukcija smadzenēs
Lai tieši salīdzinātu ΔFosB indukcijas modeļus smadzenēs, reaģējot uz dažāda veida ļaunprātīgu narkotiku lietošanu, mēs ievadījām četras prototipiskas zāles, kokaīnu, morfīnu, etanolu un Δ9-THC, un pēc pēdējās zāļu iedarbības tika pārbaudīta ΔFosB ekspresija 18 – 24 h. . Mēs izmantojām standarta zāļu ārstēšanas shēmas, kas literatūrā ir pierādītas, lai radītu hroniskas zāļu iedarbības uzvedības un bioķīmiskās sekas (sk. Sadaļu Materiāli un metodes). ΔFosB līmeņi tika kvantificēti ar imūnhistoķīmiju, koncentrējoties uz vidus smadzeņu un priekšgala smadzeņu reģioniem, kas saistīti ar narkotiku atlīdzību un atkarību. Šī smalka ΔFosB indukcijas kartēšana tika veikta ar pan-FosB antivielu, kas atpazīst gan FosB, gan pilna garuma FosB. Tomēr mēs zinām, ka visa novērotā imunoreaktivitāte katrai no narkotikām ir atkarīga tikai no ΔFosB, jo antivielas, kas ir selektīvas pilna garuma FosB (sk. Materiālu un metožu), nav konstatējušas pozitīvas šūnas. Turklāt visa pan-FosB antivielas atklātā imūnreaktivitāte tika zaudēta fosB knockout pelēm, kas apstiprina šīs antivielas specifiskumu fosB gēnu produktiem, salīdzinot ar citiem Fos ģimenes proteīniem. Šīs kontroles ir parādītas ar kokaīnu 1. Attēlā, bet arī attiecībā uz visām citām zālēm (nav parādīts). Šie atklājumi nav pārsteidzoši, jo šajā pētījumā izmantotajā 18 – 24 h laika punktā sagaidāms, ka viss pilna garuma FosB, ko izraisa pēdējā zāļu ievadīšana, varētu pasliktināties, atstājot stabilāku ΔFosB kā vienīgo fosB gēnu palikušais produkts (skatīt Chen et al., 1995; Hope et al., 1994).
Fig. 1
Veicot dubultu marķējumu ar fluorescences imūnhistoķīmiju, izmantojot anti-FosB (pan-FosB, Santa-Cruz) vai anti-FosB (C-gala) antivielu caur akūtu vai hronisku kokaīnu ārstētu dzīvnieku kodolu un kontroles žurku. Pan-FosB antivielu traipi (vairāk ...)
Kopsavilkums par šī pētījuma vispārējiem secinājumiem ir sniegts I tabulā. Tika konstatēts, ka katra no četrām zālēm smagi inducē ΔFosB, lai gan katram medikamentam ir daļēji atšķirīgi indukcijas modeļi.
I tabula
ΔFosB inducēšana smadzenēs ar ļaunprātīgas lietošanas narkotikām
ΔFosB indukcija striatālajos reģionos
Visnozīmīgākā ΔFosB indukcija tika novērota kodolos un dorsālajā striatumā (caudate / putamen), kur visas četras zāles izraisīja proteīnu (2. Att. 4). Tas ir kvantitatīvi parādīts 5 attēlā. ΔFosB indukcija tika novērota gan kodola accumbens kodola, gan čaumalu apakšreģionos, un lielākajā daļā narkotiku kodolā tika novērota nedaudz lielāka indukcija. Lielākajai daļai zāļu tika novērota arī spēcīga ΔFosB indukcija. Izņēmums bija Δ9-THC, kas, neskatoties uz spēcīgajām tendencēm, būtiski neizraisīja ΔFosB kodolā accumbens čaulā vai muguras striatumā (sk. 4; I tabula). Interesanti, ka etanols radīja lielāko ΔFosB indukciju kodolkrāsas kodolā, salīdzinot ar citiem ārstēšanas veidiem.
Fig. 2
ΔFosB indukcija žurku kodolā uzkrājas kontroles žurkām (A) vai pēc hroniskas apstrādes ar etanolu (B), morfīnu (C) vai kokaīnu (D). FosB līdzīgās imūnreaktivitātes līmeņi tika analizēti ar imūnhistoķīmiju, izmantojot Pan-FosB antivielas. (vairāk ...)
Fig. 4
ΔFosB indukcija peles smadzenēs pēc hroniskas Δ9-THC ārstēšanas. FosB līdzīgās imūnreaktivitātes līmeņi tika analizēti ar imūnhistoķīmiju, izmantojot Pan-FosB antivielas kontroldzīvniekiem (A, C, E) un hroniskiem Δ9-THC (B, D, F) dzīvniekiem. Piezīme (vairāk ...)
Fig. 5
ΔFosB indukcijas kvantitatīvā noteikšana striatālajos reģionos pēc hroniskas morfīna, Δ9-THC, etanola un kokaīna ārstēšanas. Joslu diagrammas parāda vidējo ΔFosB + šūnu skaitu kontroldzīvniekiem un dzīvniekiem, kuri pakļauti hroniskam morfīnam (vairāk ...)
ΔFosB indukcija pēc piespiedu narkotiku iedarbības
Ņemot vērā dramatisko ΔFosB indukciju striatālajos reģionos, mēs bijām ieinteresēti noteikt, vai zāļu spēja inducēt proteīnu šajos reģionos ir mainījusies, atkarībā no gribas un piespiedu zāļu iedarbības. Lai atrisinātu šo jautājumu, mēs pētījām žurku grupu, kas pašam ievadīja kokaīnu 14 dienām, un salīdzināja ΔFosB indukciju šajos dzīvniekos ar tiem, kas saņēma kokainu un jaundzimušo infūzijas. Kā parādīts 6 attēlā, pašpārvaldītais kokaīns spēcīgi izraisīja ΔFosB kodolkrāsās (gan kodola, gan čaumalu apakšreģionos) un muguras striatumā ar līdzvērtīgu indukcijas pakāpi, ko novēroja pašnodarbinātai lietošanai pret narkotiku ievadīšanu. OsFosB indukcijas apjoms, kas novērots šajās divās dzīvnieku grupās, bija lielāks nekā tas, ko novēroja ar kokaīna injekcijām (skatīt 5.), Iespējams, pateicoties daudz lielākam kokaīna daudzumam pašpārvaldes eksperimentā (dienas devas: 50 mg / kg iv pret 30 mg / kg ip).
Fig. 6
ΔFosB indukcijas kvantitatīvā noteikšana striatālajos reģionos pēc hroniskas kokaīna pašpārvaldes. Joslu diagrammas parāda vidējo ΔFosB + šūnu skaitu kontroldzīvniekiem un dzīvniekiem, kuri pakļauti kokaīna terapijai, serdenī un (vairāk ...)
ΔFosB indukcija citos smadzeņu reģionos
Papildus striatālajam kompleksam hroniska ļaunprātīgas lietošanas zāļu lietošana izraisīja ΔFosB vairākās citās smadzeņu zonās (skatīt I tabulu). Mums jāuzsver, ka I tabulā sniegtie dati ir puskvantitatīvi un neatspoguļo precīzu ΔFosB indukcijas kvantitatīvo noteikšanu, kā tas tika veikts striatālajos reģionos (5. un 6. attēls). Neskatoties uz to, mēs esam pārliecināti par ΔFosB indukciju šajos neststriatālajos reģionos: ΔFosB šajos reģionos bazālos apstākļos praktiski nav nosakāms, piemēram, ka ΔFosB konsekventa noteikšana pēc hroniskas zāļu iedarbības ir statistiski nozīmīga (P <0.05 ar χ2).
Visu medikamentu spēcīga indukcija tika novērota prefrontālajā garozā, un šķiet, ka morfīns un etanols rada vislielāko ietekmi lielākajā daļā slāņu (4 attēls un 7.). Visas četras zāles izraisīja arī zemu ΔFosB indukcijas līmeni stria terminalis (BNST) gultnes kodolā, priekšējās komisijas (IPAC) aizmugurējās daļas intersticiālajā kodolā un visā amygdala kompleksā (8. Att.). Tika novērotas arī papildu sekas, kas raksturīgas konkrētām zālēm. Kokaīns un etanols, bet ne morfīns vai Δ9-THC, izrādījās, ka tie izraisa zemu ΔFosB līmeni sānu starpsienā, un mediālajā starpsienā netika novērota indukcija. Visas zāles izraisīja ΔFosB hippokampā, un, izņemot etanolu, lielākā daļa šīs indukcijas tika novērota gentes zarnās (I un 9 tabula). Turpretī etanols izraisīja ļoti mazu ΔFosB dentāta gyrus un tā vietā izraisīja augstu proteīna līmeni CA3-CA1 apakšmēslos. Kokaīns, morfīns un etanols, bet ne Δ9-THC, izraisīja zemu ΔFosB indukcijas līmeni periaqueductal pelēkā krāsā, bet tikai kokaīns izraisīja ΔFosB vēdera tegmentālajā zonā, un substantijas nigrā netika novērota indukcija (skatīt I tabulu) ).
Fig. 7
ΔFosB indukcija prefrontālajā garozā kontroles žurkām (A) vai pēc hroniskas apstrādes ar etanolu (B), morfīnu (C) vai kokaīnu (D). FosB līdzīgās imūnreaktivitātes līmeņi tika analizēti ar imūnhistoķīmiju, izmantojot Pan-FosB antivielas. Marķēšana (vairāk ...)
Fig. 8
ΔFosB indukcija kontroles žurkas (A) amigdala bazālajos sānu un centrālajos mediālajos kodolos vai žurkām, kurām veikta hroniska etanola (B), morfīna (C) vai kokaīna (D) terapija. FosB līdzīgās imūnreaktivitātes līmeņi tika analizēti ar imūnhistoķīmiju (vairāk ...)
Fig. 9
ΔFosB indukcija kontroles žurku hipokampā (A) vai žurkām, kurām hroniski ārstēti etanols (B), morfīns (C) vai kokaīns (D). FosB līdzīgās imūnreaktivitātes līmeņus analizēja ar imūnhistoķīmiju, izmantojot Pan-FosB antivielas. Marķēšana (vairāk ...)
DISKUSIJA
Daudzi pētījumi ir parādījuši, ka vairāku veidu ļaunprātīgas lietošanas narkotiku, tostarp kokaīna, amfetamīna, metamfetamīna, morfīna, nikotīna un fenciklidīna, hroniska lietošana izraisa transkripcijas faktoru ΔFosB kodolkrūšu un muguras striatumā. (sk. atsauces sadaļu Ievads; pārskatīts McClung et al., 2004; Nestler et al., 2001). ΔFosB indukcija striatālajos reģionos ir novērota arī pēc ilgstoša dabisko atlīdzību, piemēram, riteņu kustības, lietošanas (Werme et al., 2002). Turklāt ir bijuši vairāki ziņojumi par zemākiem AFosB indukcijas līmeņiem dažos citos smadzeņu reģionos, ieskaitot prefrontālo garozu, amygdalu, ventrālo pallidumu, ventrālo tegmentālo zonu un hipokampu (Liu et al., 2007; McDaid et al., 2006a, 2006b; Nye et al., 1996; Perrotti et al., 2005), atbildot uz dažām no šīm ļaunprātīgas lietošanas zālēm, tomēr nekad nav bijis sistemātiskas ΔFosB zāļu indukcijas smadzenēs. Turklāt, neskatoties uz lielāko ļaunprātīgas izmantošanas narkotiku izmeklēšanu, divas no visbiežāk izmantotajām vielām - etanolu un Δ9-THC līdz šim nav pārbaudītas, lai noteiktu to spēju izraisīt ΔFosB. Šā pētījuma mērķis bija veikt sākotnējo ΔFosB kartēšanu smadzenēs, reaģējot uz četru prototipisku zāļu lietošanu: kokaīnu, morfīnu, etanolu un Δ9-THC.
Mūsu pētījuma galvenie konstatējumi ir tādi, ka etanols un Δ9-THC, tāpat kā visas citas ļaunprātīgas lietošanas zāles, izraisa augstus ΔFosB līmeņus striatāla kompleksā. Šie rezultāti vēl vairāk nosaka ΔFosB indukciju šajos reģionos kā parastu, hronisku adaptāciju gandrīz visām ļaunprātīgas izmantošanas zālēm (McClung et al., 2004). Indukcijas modelis striatāla kompleksā nedaudz atšķiras dažādām zālēm. Visi spēcīgi ierosinātie ΔFosB kodolos ir kodolā, turpretī visas zāles, izņemot Δ9-THC-nozīmīgi izraisīto ΔFosB kodolā un dorsālajā striatumā, un were9-THC bija spēcīgas tendences radīt līdzīgu efektu pēdējos reģionos. Kodols accumbens kodols un apvalks ir svarīgi smadzeņu atalgojuma reģioni, kas ir izrādījušies par būtisku medikamentu ļaunprātīgas iedarbības starpnieku. Tāpat muguras striatums ir saistīts ar narkotiku patēriņa kompulsīvo vai ieradumu raksturu (Vanderschuren et al., 2005). Patiešām, ir pierādīts, ka ΔFosB indukcija šajos reģionos palielina atalgojuma atbildes reakciju uz kokaīnu un morfīnu, kā arī palielina atbildes reakciju uz tādiem dabiskiem ieguvumiem kā, piemēram, riteņu vadīšana un uztura uzņemšana (Colby et al., 2003; Kelz et al., 1999; Olausson et al., 2006; Peakman et al., 2003; Werme et al., 2003; Zachariou et al., 2006). Ir nepieciešams turpināt darbu, lai noteiktu, vai ΔFosB indukcija šajos reģionos ir līdzīga funkcionāla pielāgošanās indivīda jutīgumam pret citu ļaunprātīgas lietošanas narkotiku ietekmi.
ΔFosB indukcija striatālajos reģionos nav atkarīga no zāļu devas uzņemšanas. Tādējādi mēs parādījām, ka kokaīna pašpārvalde izraisīja tādu pašu ΔFosB pakāpi kodola accumbens un muguras striatumā, kā redzams dzīvniekiem, kuri saņēma līdzvērtīgas narkotiku injekcijas. Šie rezultāti parāda, ka ΔFosB indukcija striatumā ir zāļu ļaunprātīgas lietošanas farmakoloģiska iedarbība, neatkarīgi no dzīvnieku kontroles pār zāļu iedarbību. Neskatoties uz to, mēs nesen parādījām, ka kokaīna pašinstalācija izraisa vairākas reizes lielākas AFosB koncentrācijas orbitofrontālā garozā, salīdzinot ar kokainu ievadīšanu (Winstanley et al., 2007). Šis efekts bija specifisks orbitofrontālai garozai, jo šiem diviem ārstēšanas apstākļiem prefrontālā garozā novēroja ekvivalentus AFosB indukcijas līmeņus. Tādējādi, lai gan ΔFosB indukcija nav saistīta ar narkotiku uzņemšanas brīvības kontroli striatālajos reģionos, šķiet, ka šādu motivācijas faktoru ietekmē dažos augstākos kortikāla centros.
Mēs sniedzam arī daļēji kvantitatīvus datus, ka visas četras ļaunprātīgas lietošanas zāles izraisa ΔFosB vairākos smadzeņu reģionos ārpus striatāla kompleksa, lai gan kopumā mazākā mērā. Šīs citas smadzeņu zonas ietvēra prefrontālo garozu, amygdalu, IPAC, BNST un hipokampu.. Zāļu ΔFosB indukcija prefrontālajā garozā un hipokampā var būt saistīta ar dažām ļaunprātīgas izmantošanas narkotiku sekām uz kognitīvo veiktspēju, lai gan tas vēl ir tieši jāizpēta. Amygdala, IPAC un BNST ir iesaistītas indivīda reakciju regulēšanā pret aversīvajiem stimuliem. Tas palielina iespēju, ka ΔFosB indukcija šajos reģionos pēc ilgstošas ļaunprātīgas lietošanas narkotiku mediē emocionālās uzvedības regulēšanu, kas ir daudz plašāka par atlīdzību. Būs interesanti izskatīt šīs iespējas turpmākajās izmeklēšanās.
Četras šeit pētītās narkotikas arī radīja dažus ar narkotiku lietošanu saistītus efektus. Kokaīns unikāli inducēja ΔFosB vēdera apvalka zonā, kā ziņots iepriekš (Perrotti et al., 2005). Tāpat kokaīns un etanols unikāli izraisīja zemus ΔFosB līmeņus sānu starpsienā. Δ9-THC bija unikāls, lai mazinātu dramatisku ietekmi uz ΔFosB indukciju, salīdzinot ar citām ļaunprātīgas lietošanas zālēm, kodolkrāsā un dorsālajā striatumā, kā minēts iepriekš. A9-THC bija arī unikāls, jo hroniska iedarbība uz šo narkotiku, pretstatā visiem pārējiem, neizraisīja zemu AFosB līmeni periaqueductal pelēkā krāsā. Ņemot vērā hipokampusa un starpsienu lomu kognitīvajā funkcijā, un šo reģionu loma, kā arī periaqueductal pelēks regulējot dzīvnieka reakciju uz stresa situācijām, reģiona un narkotiku specifiskā ΔFosB indukcija šajos reģionos varētu būt nozīmīgs aspekts. zāļu iedarbība uz smadzenēm.
Kopumā ΔFosB indukcija striatāla smadzeņu atlīdzības reģionos ir plaši pierādīta kā kopīga hroniska pielāgošanās narkotiku lietošanai. Mēs esam paplašinājuši šo jēdzienu, parādot, ka divas papildu un plaši ļaunprātīgas narkotikas, etanols un Δ9-THC, arī izraisa ΔFosB šajos smadzeņu reģionos. Mēs arī identificējam vairākas citas smadzeņu jomas, kas saistītas ar kognitīvām funkcijām un stresa reakcijām, kas liecina par atšķirīgu AFosB indukcijas pakāpi, reaģējot uz hronisku zāļu iedarbību. Dažas no šīm atbildēm, piemēram, ΔFosB inducēšana striatālajos reģionos, ir izplatītas visās šeit pētītajās ļaunprātīgas izmantošanas zālēs, savukārt atbildes citās smadzeņu zonās ir vairāk atkarīgas no narkotikām. Šie atklājumi tagad novirzīs turpmākos pētījumus, lai raksturotu ΔFosB indukcijas lomu šajās citās smadzeņu zonās. Tie arī palīdz definēt ΔFosB antagonistu potenciālo lietderību kā narkotiku atkarības sindromu kopīgu ārstēšanu.
Fig. 3
ΔFosB indukcija žurku kontrolputnā (A) vai pēc hroniskas apstrādes ar etanolu (B), morfīnu (C) vai kokaīnu (D). FosB līdzīgās imūnreaktivitātes līmeņi tika analizēti ar imūnhistoķīmiju, izmantojot Pan-FosB antivielas. (vairāk ...)
Pateicības
Līgumslēgšanas sponsors: Nacionālais narkotiku lietošanas institūts.
ATSAUCES
1. Alibhai IN, Zaļā TA, Nestler EJ. FosB un ΔfosB mRNS ekspresijas regulēšana: In vivo un in vitro pētījumi. Brain Res. 2007: 11: 4322 – 4333.
2. Atkins JB, Atkins J, Carlezon WA, Chlan J, Nye HE, Nestler EJ. Reģionam raksturīga ΔFosB indukcija, atkārtoti ievadot tipiskas pret netipiskas antipsihotiskas zāles. Sinapse. 1999; 33: 118 – 128. [PubMed]
3. Bachtell RK, Wang YM, Freeman P, Risinger FO, Ryabinin AE. Alkohola lietošana izraisa selektīvās smadzeņu izmaiņas inducējamo transkripcijas faktoru ekspresijā. Brain Res. 1999; 847: 157 – 165. [PubMed]
4. Beckmann AM, Matsumoto I, Wilce PA. AP-1 un Egr DNS saistīšanās aktivitātes palielinās žurku smadzenēs etanola izņemšanas laikā. J Neurochem. 1997; 69: 306 – 314. [PubMed]
5. Carle TL, Alibhai IN, Wilkinson MB, Kumar A, Nestler EJ. FosB destabilizācijas proteasomu atkarīgie un neatkarīgie mehānismi: FosB degronu domēnu identificēšana un sekas ΔFosB stabilitātei. Eur J Neurosci. 2007; 25: 3009 – 3019. [PubMed]
6. Chen JS, Nye HE, Kelz MB, Hiroi N, Nakabeppu Y, Hope BT, Nestler EJ. ΔFosB un FosB līdzīgo proteīnu regulēšana ar elektrokonvulsīvo krampju (ECS) un kokaīna terapiju. Mol Pharmacol. 1995; 48: 880 – 889. [PubMed]
7. Colby CR, Whisler K, Steffen C, Nestler EJ, Self DW. ΔFosB uzlabo kokaīna stimulēšanu. J Neurosci. 2003; 23: 2488 – 2493. [PubMed]
8. Criswell HE, Breese GR. Līdzīgs etanola un flumazenila efekts, iegūstot shuttle-box novēršanas reakciju, pārtraucot ārstēšanu ar hronisku etanolu. Br J Pharmacol. 1993: 110: 753 – 760. [PMC bezmaksas raksts] [PubMed]
9. Ehrlich ME, Sommer J, Canas E, Unterwald EM. Periadolescent pelēm ir uzlabota ΔFosB regulācija, reaģējot uz kokaīnu un amfetamīnu. J Neurosci. 2002; 22: 9155 – 9159. [PubMed]
10. Frye GD, Chapin RE, Vogel RA, Mailman RB, Kilts CD, Mueller RA, Breese GR. Akūtas un hroniskas 1,3-butāndiola terapijas ietekme uz centrālās nervu sistēmas darbību: salīdzinājums ar etanolu. J Pharmacol Exp Ther. 1981; 216: 306 – 314. [PubMed]
11. Graybiel AM, Moratalla R, Robertsons HA. Amfetamīns un kokaīns inducē c-fos gēna specifisku aktivāciju striju dažu matricu nodalījumos un striatuma limbiskajās apakšnodaļās. Proc Natl Acad Sci USA. 1990: 87: 6912 – 6916. [PMC bezmaksas raksts] [PubMed]
12. Hiroi N, Brown J, Haile C, Ye H, Greenberg ME, Nestler EJ. FosB mutantu peles: hroniskas kokaīna indukcijas izraisīšana ar Fos saistītām olbaltumvielām un paaugstināta jutība pret kokaīna psihomotorajiem un atalgojošajiem efektiem. Proc Natl Acad Sci USA. 1997: 94: 10397 – 10402. [PMC bezmaksas raksts] [PubMed]
13. Hope BT, Kosofsky B, Hyman SE, Nestler EJ. Tūlītēja agrīna gēnu ekspresijas regulēšana un AP-1 saistīšanās ar žurku kodolu accumbens ar hronisku kokaīnu. Proc Natl Acad Sci US A. 1992, 89: 5764 – 5768. [PMC bezmaksas raksts] [PubMed]
14. Hope BT, Nye HE, Kelz MB, Self DW, Iadarola MJ, Nakabeppu Y, Duman RS, Nestler EJ. Ilgstoša AP-1 kompleksa, kas sastāv no mainītiem Fos līdzīgiem proteīniem smadzenēs, indukcija ar hronisku kokaīnu un citām hroniskām procedūrām. Neirons. 1994; 13: 1235 – 1244. [PubMed]
15. Kelz MB, Chen JS, Carlezon WA, Whisler K, Gilden L, Beckmann AM, Steffen C, Zhang YJ, Marotti L, Self DW, Tkatch R, Baranauskas G, Surmeier DJ, Neve RL, Duman RS, Picciotto MR, Nestler EJ . Transkripcijas faktora ΔFosB ekspresija smadzenēs kontrolē jutību pret kokaīnu. Daba. 1999; 401: 272 – 276. [PubMed]
16. Knapp DJ, Duncan GE, komandas FT, Breese GR. Fos līdzīgu proteīnu indukcija un ultraskaņas vokalizācija etanola atsaukšanas laikā: papildu pierādījumi par atcelšanu izraisītu trauksmi. Alkohola klīns Exp Res. 1998; 22: 481 – 493. [PubMed]
17. Liu HF, Zhou WH, Zhu HQ, Lai MJ, Chen WS. M (5) muskarīna receptoru antisenses oligonukleotīda mikroinjekcija VTA inhibē FosB ekspresiju NAc un heroīna sensibilizēto žurku hipokampā. Neurosci Bull. 2007; 23: 1 – 8. [PubMed]
18. McClung CA, Nestler EJ. Gēnu ekspresijas un kokaīna atlīdzības regulēšana ar CREB un ΔFosB. Nat Neurosci. 2003; 6: 1208 – 1215. [PubMed]
19. McClung CA, Ulery PG, Perrotti LI, Zachariou V, Berton O, Nestler EJ. ΔFosB: molekulārs slēdzis ilgstošai adaptācijai smadzenēs. Mol Brain Res. 2004; 132: 146 – 154. [PubMed]
20. McDaid J, Dallimore JE, Mackie AR, Napier TC. Izmaiņas accumbal un pallidal pCREB un ΔFosB morfīna sensibilizētās žurkām: korelācijas ar receptoru izraisītiem elektrofizioloģiskiem pasākumiem ventrālā pallidumā. Neiropsihofarmakoloģija. 2006a: 31: 1212 – 1226. [PMC bezmaksas raksts] [PubMed]
21. McDaid J, Graham MP, Napier TC. Metamfetamīna izraisīta sensibilizācija atšķirīgi maina zīdītāju smadzeņu limbisko ķēdi pCREB un Δ-FosB. Mol Pharmacol. 2006b; 70: 2064 – 2074. [PubMed]
22. Moratalla R, Elibol R, Vallejo M, Graybiel AM. Tīkla līmeņa izmaiņas inducējamo Fos-Jun proteīnu ekspresijā striatumā hroniskas kokaīna terapijas un izņemšanas laikā. Neirons. 1996; 17: 147 – 156. [PubMed]
23. Muller DL, Unterwald EM. D1 dopamīna receptori modulē ΔFosB indukciju žurku striatumā pēc periodiskas morfīna ievadīšanas. J Pharmacol Exp Ther. 2005; 314: 148 – 154. [PubMed]
24. Nestler EJ, Barrot M, Self DW. ΔFosB: ilgstošs molekulārs slēdzis atkarībai. Proc Natl Acad Sci USA. 2001: 98: 11042 – 11046. [PMC bezmaksas raksts] [PubMed]
25. Nye HE, Nestler EJ. Hronisku Fos saistītu antigēnu indukcija žurku smadzenēs ar hronisku morfīna ievadīšanu. Mol Pharmacol. 1996; 49: 636 – 645. [PubMed]
26. Nye HE, Hope BT, Kelz MB, Iadarola M, Nestler EJ. Farmakoloģiskie pētījumi par hroniska Fra (ar FOS saistītu antigēnu) indukcijas ar kokaīnu regulēšanu ar striatumu un kodolu. J Pharmacol Exp Ther. 1995; 275: 1671 – 1680. [PubMed]
27. Olausson P, Jentsch JD, Tronson N, Neve R, Nestler EJ, Taylor FR. ΔFosB kodolā accumbens regulē pastiprinātu instrumentālo uzvedību un motivāciju. J Neurosci. 2006; 26: 9196 – 9204. [PubMed]
28. Peakman MC, Colby C, Perrotti LI, Tekumalla P, Carle T, Ulery P, Chao J, Duman C, Steffen C, Monteggia L, Allen MR, krājumi JL, Duman RS, McNeish JD, Barrot M, Self DW, Nestler EJ , Schaeffer E. Inducējam, smadzeņu specifiskā c-Jun dominējošā negatīvā mutanta ekspresija transgēnās pelēs samazina jutību pret kokaīnu. Brain Res. 2003; 970: 73 – 86. [PubMed]
29. Perrotti LI, Hadeishi Y, Barrot M, Duman RS, Nestler EJ. ΔFosB indukcija ar smadzenēm saistītajās smadzeņu struktūrās pēc hroniska stresa. J Neurosci. 2004; 24: 10594 – 10602. [PubMed]
30. Perrotti LI, Bolanos CA, Choi KH, Russo SJ, Edwards S, Ulery PG, Wallace D, Self DW, Nestler EJ, Barrot M. ΔFosB uzkrājas GABAerg šūnu populācijā vēdera tegmentālās zonas aizmugurējā astē pēc psihostimulanta ārstēšanas. Eur J Neurosci. 2005; 21: 2817 – 2824. [PubMed]
31. Pich EM, Pagliusi SR, Tessari M, Talabot-Ayer D, Hooft van Huijsduijnen R, Chiamulera C. Bieži neironu substrāti nikotīna un kokaīna atkarību izraisošajām īpašībām. Zinātne. 1997; 275: 83 – 86. [PubMed]
32. SAMHSA. O. o. A. Pētījumi, Nacionālā informācija par alkoholu un narkotikām. Rockville, MD: NSDUH sērija H-28; 2005. 2004 nacionālā pētījuma par narkotiku lietošanu un veselību rezultāti: nacionālie rezultāti.
33. Sim-Selley LJ, Martin BR. H - (+) - [2,3-dihidro-XNUM-metil-5 - [(morfolinil) metil] pirrolo [3, 1,2-de] -3-b-oksoksininil] - (1,4-naftalenil) metanona mezilāta iedarbības sekas (WIN1-55,212) vai delta (2) -tetrahidrokannabinols par kaņabinoīdu receptoru adaptāciju pelēm. J Pharmacol Exp Ther. 9: 2002: 303 – 36. [PMC bezmaksas raksts] [PubMed]
34. Sutton MA, Karanian DA, Self DW. Faktori, kas nosaka izturēšanos pret kokaīna meklēšanu žurku atturēšanās laikā. Neiropsihofarmakoloģija. 2000; 22: 626 – 641. [PubMed]
35. Ulery PG, Rudenko G, Nestler EJ. ΔFosB stabilitātes regulēšana ar fosforilēšanu. J Neurosci. 2006; 26: 5131 – 5142. [PubMed]
36. Vanderschuren LJ, Di Ciano P, Everitt BJ. Dorsālā striatuma iesaistīšana kokaīna kontrolē. J Neurosci. 2005; 25: 8665 – 8670. [PubMed]
37. Werme M, Messer C, Olson L, Gilden L, Thorén P, Nestler EJ, Brené S. ΔFosB regulē riteņu kustību. J Neurosci. 2002; 22: 8133 – 8138. [PubMed]
38. Winstanley CA, LaPlant Q, Theobald DEH, Green TA, Bachtell RK, Perrotti LI, DiLeone FJ, Russo SJ, Garth WJ, Self DW, Nestler EJ. ΔFosB indukcija orbitofrontālā garozā izdala toleranci pret kokaīna izraisītu kognitīvo disfunkciju. J Neurosci. 2007; 27: 10497 – 10507. [PubMed]
39. Jaunais ST, Porrino LJ, Iadarola MJ. Kokaīns inducē striatāla c-fos-imunoreaktīvus proteīnus, izmantojot dopamīnerģiskos D1 receptorus. Proc Natl Acad Sci USA. 1991: 88: 1291 – 1295. [PMC bezmaksas raksts] [PubMed]
40. Zachariou V, Bolanos CA, Selley DE, Theobald D, Cassidy MP, Kelz MB, Shaw-Lutchman T, Berton O, Sim-Selley LJ, DiLeone RJ, Kumar A, Nestler EJ. ΔFosB: ΔFosB būtiska loma morfīna darbībā. Nat Neurosci. 2006; 9: 205 – 211. [PubMed]
;
